Лесная селекция
Лесная
селекция
1. Понятие
о наследственности и методы ее изучения
Генетика - это наука о наследственности и
изменчивости живых существ. Ее начало заложено в XIX веке работами Ч. Дарвина и
Г. Менделя. В последние 40-50 лет осуществляется изучение генетики
разнообразных форм органического мира: вирусов, фагов, растений, животных и
человека. При этом явление наследственности и изменчивости связывается с
различными уровнями жизнедеятельности организмов. Так, например, установлено,
что свойства наследственности и изменчивости связаны с особенностями строения
молекул таких веществ, входящих в состав клеток, как нуклеиновые кислоты (ДНК и
РНК) определяющие наследственную обусловленность синтеза белков и ферментов
клетки. Это направление исследований получило название "биохимическая
генетика". Исследования внутриклеточных структур, таких как ядро и
входящих в них хромосом и других клеточных органелл, показали тесную связь этих
структур с наследственными особенностями и изменчивостью клетки и организма в
целом. Это направление называется "цитогенетикой". Явление
наследственности и изменчивости изучается успешно не только на молекулярном,
клеточном уровнях, но и на сообществах организмов, т, е. на популяциях, что
составляет так называемую популяционную генетику. Многообразные направления
генетической науки и использование различных методов исследования оказали
большое влияние на различные практические и производственные разделы
деятельности человека. Развиваются новые отрасли промышленности микробиологии,
создаются новые сорта растений и новые породы животных, на основе генетики
строятся селекция и племенное дело, разрабатываются методы борьбы и
предупреждения наследственных болезней у человека и животных, с генетических
позиций рассматривается проблема оздоровления и сохранения биосферы Земли и
экологической целостности природы Земли и околоземного пространства.
Современный научно-технический прогресс в деятельности человека в большой мере
опирается на генетическую науку. Наследственность и изменчивость являются
важными свойствами живого. Наследственность - это свойство живых существ
сохранять свои признаки и особенности и передавать их потомству Ген - это
единица наследственности.
Методы изучения
Наследственность изучается на разных уровнях
организации живой материи: молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном
и популяционном.
Существуют три группы методов
исследования наследственности:
К первой группе относятся гибридологический
и генеологический методы, с помощью которых определяются закономерности
наследования этого или иного признака или группы признаков. С этой целью
скрещиваются особи, различающиеся по контрастным признакам, и изучается
характер проявления этих признаков в потомстве. Гибридологический метод или
генетический анализ (смысл один и тот же). Генеалогический метод - один из
вариантов генетического анализа. Наследование признака при этом изучается путем
передачи его потомству в целых семьях или родственных группах. Для этого
составляется родословные на несколько поколений предков отдельных особей и
целых семей. Этот метод имеет большое значение при изучении наследственности
человека, а также долго живущих и поздно вступающих в репродуктивную фазу
организмов.
Ко второй группе
относятся цитологический и биохимический методы, которые изучают
структуры клетки., т.е. изучается клетка, ее происходящие в клетках при а также
химическое строение ген и хромосом и происходящие в них изменениях.
Характерной особенностью
третьей группы методов изучения наследственности, к которой относятся приемы популяционно
- генетического анализа, является изучение степени влияния генов и внешней
среды на развитие признаков и свойств организмов. Основная задача этого метода
- определение коэффициента наследственности (приемами математического анализа)
с целью оценки пригодности изучаемого признака для целей селекции.
2. Определенная
и неопределенная изменчивость
Чарльз Дарвин выделил две основные формы
изменчивости: - определенную изменчивость - способность всех особей
одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом
реагировать на эти условия (климат, почву); - неопределенную изменчивость,
характер которой не соответствует изменениям внешних условий. В современной
терминологии неопределенная изменчивость называется мутацией. Мутация -
неопределенная изменчивость в отличие от определенной носит наследственный
характер. По Дарвину, незначительные изменения в первом поколении усиливаются в
последующих. Дарвин подчеркивал, что решающую роль в эволюции играет именно
неопределенная изменчивость.
Она связана обычно с вредными и нейтральными
мутациями, но возможны и такие мутации, которые оказываются перспективными.
Неизбежным результатом борьбы за существование и
наследственной изменчивости организмов, по Дарвину, является процесс выживания
и воспроизведения организмов, наиболее приспособленных к условиям среды, и
гибели в ходе эволюции неприспособленных - естественный отбор.
Механизм естественного отбора в природе
действует аналогично селекционерам, т.е. складывает незначительные и неопределенные
индивидуальные различия и формирует из них у организмов необходимые
приспособления, а также межвидовые различия.
Этот механизм выбраковывает ненужные формы и
образовывает новые виды. Тезис о естественном отборе наряду с принципами борьбы
за существование, наследственности и изменчивости - основа дарвиновской теории
эволюции.
3. Типы
скрещиваний; возвратные скрещиваний
В селекции применяют различные системы
скрещиваний, что хорошо видно из следующей схемы:
селекция скрещивание лиственница
можжевельник
Прежде всего следует выделить родственное
скрещивание, или инбридинг (в животноводстве), и самоопыление, или инцухт (в
растениеводстве). Однако во избежание путаницы можно пользоваться одним
термином - инбридинг. Неродственное скрещивание (аутбридинг) делится на
внутрипородное, или внутрисортовое, межпородное, или межсортовое, и отдаленную
гибридизацию. Применение той или иной системы скрещивания в селекции зависит от
характера исходного материала, типа изменчивости, используемого для
селекционных целей, и стоящей перед селекционером задачи.
В зависимости от разобщенности ценных признаков
по образцам исходного материала, биологических особенностей культуры и задач
селекции при использовании метода гибридизации применяются различные типы
скрещиваний. Все разнообразие применяемых типов скрещиваний подразделяются на
простые и сложные (рис. ниже).
Возвратные скрещивания
- это такие скрещивания, при которых гибрид повторно (однократно или
многократно) скрещивается с одним из родителей. Они применяются для определения
генотипа исследуемой формы (анализируюшее скрещивание), вычисления процента
рекомбинации сцепленных генов, усиления у гибрида проявления признаков одного
из родителей, а также для преодоления бесплодия гибридов первого поколения при
отдаленной гибридизации. Многократное возвратное скрещивание гибридов
определенной комбинации с одним из родителей, используемым только в качестве
отцовской формы в ряду последовательных беккроссов, признаки которого
желательно усилить называется насыщающим. При таком многократном
беккроссировании от материнской формы остается практически только цитоплазма, а
ядерное вещество замещается на отцовское, т.к. с каждым беккроссом доля
отцовского ядерного вещества увеличивается. Иначе еще этот тип скрещивания
называется поглотительным. Поглотительные скрещивания дают возможность
создавать гибриды с цитоплазмой одной родительской формы и ядерной
наследственностью другой. От материнской особи в конечном итоге сохраняются
лишь те признаки, которые связаны с цитоплазматической наследственностью, а все
остальные заимствуются от отцовской формы.
4. Система лесного
семеноводства в России
Лесной кодекс Российской Федерации обязывает лесхозы
и лесопользователей проводить работы по селекции, лесному семеноводству и
сортоиспытанию ценных древесных пород (видов лесных растений) в целях повышения
продуктивности, качества и устойчивости создаваемых насаждений.
Указания по лесному семеноводству в Российской
Федерации направлены на обеспечение единой технической политики федерального
органа управления лесным хозяйством при организации и ведении лесного
семеноводства на генетико-селекционной основе.
Указания подготовлены на основе ранее действовавших
(1994), Наставлений по лесосеменному делу в Российской Федерации (1994),
Указаний о порядке отбора и учета лесосеменных объектов в Российской Федерации
(1995) в связи с введением в действие Федерального закона "О
семеноводстве" (1997).
В Указаниях учтены требования Конвенции о
биологическом разнообразии, принятой ООН (1992), в них внесены дополнения и
изменения на основе новых знаний о принципах, методах, технологиях организации
и ведения лесного семеноводства.
Указания рассмотрены и одобрены Секцией лесовосстановления
и защитного лесоразведения Научно-технического совета Федеральной службы
лесного хозяйства России. В них учтены замечания и предложения
научно-исследовательских и проектно-изыскательских учреждений, вузов, а также
органов управления лесным хозяйством в субъектах Российской Федерации.
Указания подлежат применению органами управления
лесным хозяйством в субъектах Российской Федерации, лесхозами и
лесопользователями при проведении работ в области лесного семеноводства.
Положения, правила, указания, инструкции и
другие нормативные документы, ранее утвержденные федеральным и территориальными
органами управления лесным хозяйством, применяются лишь в той части, в которой
они не противоречат вводимым в действие Указаниям.
Лесное семеноводство
- одно из основных направлений лесохозяйственной деятельности, в задачу
которого входит массовое производство семян лесных растений с ценными
наследственными свойствами и высокими посевными качествами, их заготовка,
обработка, хранение, реализация, транспортировка, использование, а также
семенной контроль. Лесное семеноводство включает комплекс мероприятий по
созданию и использованию постоянной лесосеменной базы на генетико-селекционной
основе. Система лесного семеноводства представляет собой совокупность функционально
взаимосвязанных юридических и физических лиц, осуществляющих деятельность по
производству нормальных, улучшенных и сортовых семян.
Существуют федеральные и региональные программы
лесовосстановления, а также программ развития лесного семеноводства. Работы
проводят, в основном, специализированные по лесному семеноводству подразделения
такие как: спецсемлесхозы, селекционно-семеноводческие центры, лесные
семеноводческие производственные станции, а также лесхозы, имеющие кадры
необходимой квалификации и соответствующую материально-техническую базу.
Контроль за работами проводят федеральный орган
управления лесным хозяйством, органы управления лесным хозяйством в субъектах
Российской Федерации и их специально уполномоченные подразделения.
5. Селекция лиственницы
Род лиственница (Larix Mill) является наиболее
представительным в лесах России. Слово 'Larix' как научное название было
введено в литературу задолго до Карла Линнея, в начале 16 века. Род насчитывает
около 20 видов, распространенных в Северном полушарии. Высокие, красивые,
быстро растущие, однодомные хвойные деревья с опадающей на зиму хвоей. В
молодости с четкой конусовидной кроной, в старости - широко распростертой. В
разреженных насаждениях и у одиноко стоящих деревьев - кроны раскидистые, в сомкнутых
- высоко поднятые, относительно узкие. Ветвление редкое, сквозистое. Хвоя
мягкая, узколинейная, на удлиненных побегах одиночная, расположенная спирально,
на укороченных - в пучках по 20 и более хвоинок. Весной хвоя светло-зеленая,
осенью - золотисто-желтых тонов. Шишки округлые, яйцевидные или почти
цилиндрические. Цветут ежегодно ранней весной, шишки созревают в год цветения.
Семена высыпаются ранней весной или летом следующего года, а пустые шишки
украшают деревья в течение нескольких лет. Долговечны. Имеют хорошо развитую
корневую систему, глубоко уходящую в почву. Растут быстро. Дымо- и
газоустойчивы. Зимостойки. Благодаря ежегодному сбросу хвои наиболее устойчивы
в озеленении крупных промышленных цетров. Лиственица ценится в первую очередь за
быстроту роста и высокое качество древесины, поэтому широко культивируется за
пределами естественного ареала. К сожалению, страдает от поражения раком, шютге
и другими болезнями, а также от некоторых энтомовредителей.
В Беларуси лиственница европейская выращивается
давно и является наиболее популярной среди хвойных экзотов. Возраст старейших
деревьев приближается к 200 годам. По данным А.Т. Федорука (1989 г.)
лиственница европейская является наиболее распространенной породой в старых
парках. Она лучше других переносит уплотнение почвы, сравнительно устойчива к
загрязнению атмосферы и быстро растет. Декоративна ажурной кроной, которая
производит впечатление легкости, воздушности. Она образует в парках массивы,
живописные группы и аллеи, растет в виде, крупных солитеров в защитных полосах
садов и парков. По имеющимся данным (В.Г. Антипов, А.Т. Федорук, Н.В. Шкутко)
насаждения лиственницы европейской сохранились на территории 110 старых парков
и усадеб. Обобщенную характеристику по разным видам на основе собственных
исследований и данных других авторов приводит А.И Ирошников (1995). Он
отмечает, что общее число видов лиственницы, признаваемое отдельными
систематиками, изменяется от 6 до 29, а произрастающих на территории бывшего
СССР - в пределах 3-15. Генофонд лиственниц изучен с разной полнотой, однако,
имеющиеся сведения о формовом разнообразии наиболее ценных видов являются
достаточной основой для планомерного использования их генотипического
потенциала.
6. Селекция можжевельника
Родина Европа, Сибирь, Северная Америка,
Северная Африка. На Северо-Западе России вид местной флоры. Растет в подлеске
сосновых и еловых лесов, образуя заросли на месте вырубок. Наиболее
благоприятны супесчаные умеренно влажные дренированные,почвы, но растет;на
различных почвах.
Дерево или кустарник, семейство кипарисовые.
Высота 5 - 10 м, диаметр кроны сильно варьирует, диаметр ствола до 0,2 м. Крона
плотная, конусовидная (у деревьев), яйцевидная (у кустарников), у мужских
экземпляров более узкая, чем у женских. Кора серо-бурая, волокнистая, побеги
красновато-бурые. Хвоя игольчатая, трехгранная, заостренная, до 1,5 см длины и
0,1 - 0,2 см ширины, зеленая, с верхней стороны с беловатой устьичной полоской
и восковым налетом. Сохраняется на ветвях до 4 лет. Цветет в мае, мужские
"цветки" желтые, женские - зеленые. Шишки округлые, 0,6 - 0,9 см в
диаметре, незрелые - зеленые, зрелые - синевато-черные, с восковым налетом.
Растет сравнительно медленно. Годовой прирост в высоту 10 - 15 см, в ширину 5
см. Живет до 200 лет.
7. Селекция калины
В ассортименте декоративных древесных растений
для украшения сада видное место занимают разнообразные калины. Род Калина
относится к семейству жимолостных и включает около 200 видов, многие из которых
влаголюбивы и могут расти в тени. В природе калины встречаются в Европе и Азии,
в Африке и Америке. Калины представляют собой живущие около полувека
листопадные или вечнозеленые кустарники, иногда деревца с красивыми листьями и
эффектным цветением. Цветки у калин белые или розоватые, двух типов:
бесплодные, стерильные (крупные и броские, привлекают насекомых-опылителей) и
плодущие (чаще мелкие и невзрачные, из них образуются ягоды). Листопадные
калины декоративны не только благодаря нарядному цветению и листьям различной
формы, которые осенью приобретают яркую окраску. И плоды у этих растений тоже
очень красивы, они обычно очень долго держатся на ветках после листопада. У
большинства видов калины их зрелые ягоды-костянки съедобные. Чаще плоды у калин
красные или синевато-черные, а также выведена желтоплодная форма калины
обыкновенной. В НИИСС имени М.А. Лисавенко выведены впервые в России
сорта калины обыкновенной (Viburnum Opulus) с плодами технического назначения
со слабой горечью в плодах, с высоким содержанием витамина С, Р-активных
соединений, пектиновых веществ. Они обладают высокой зимостойкостью и
урожайностью, высокой устойчивостью к болезням и вредителям (кроме тли).
Селекционная работа по калине была начата в НИИСС в 1962 г. З.П. Жолобовой. В
1984-1988 гг. в госсортоиспытание были приняты 7 сортов, созданных путем отбора
среди сеянцев от свободного опыления местных (алтайских) дикорастущих форм
калины обыкновенной. С 1974 г. наряду с аналитической селекцией проводится
гибридизация между сортами и отборными формами. Среди гибридов Таежные Рубины и
Ульгень выделен сорт Вигоровская.
7 сортов НИИСС в 1995-2000 гг. включены в
Госреестр и допущены к использованию во всех регионах России.
Калина издавна традиционно используется в
декоративном садоводстве, в фармацевтической промышленности, при лечении
гипертонии и простудных заболеваний, в кулинарии.
Литература
. Царев А.П., Погиба С.П.,
Тренин В.В., Селекция и репродукция лесных древесных пород, - М.: Логос, 2001
г.
2. Альбенский А.Ф., Селекция
древесных пород и семеноводство, - М., Л., Гослесбумиздат, 1959 г.
. Любавская А.Я., Лесная
селекция и генетика, - М., Лесная промышленность ,1982 г.
. Федеральный закон «О
семеноводстве» от 17.12.1997 г.
. «Указания по лесному
семеноводству в РФ», 2000 г.